蛋白质翻译机器核糖体由核糖体蛋白与rRNA组成。近年来，研究发现核糖体蛋白还在细胞增殖、分化和凋亡等生命活动中发挥重要作用，其功能异常与血液、代谢、心血管疾病甚至癌症的发生密切相关。核糖体基因突变导致的疾病通常被称为核糖体病。蛋白质翻译需要消耗大量能量，而线粒体是细胞的能量工厂。因此，在核糖体蛋白异常的细胞中，线粒体的功能如何改变并维持细胞生长是一个待解决的重要科学命题。符传孩教授课题组以裂殖酵母为模式生物，建立线粒体表型库，综合利用酵母遗传学、生物化学、细胞生物学、高分辨率活细胞显微技术等手段，聚焦研究线粒体形态与功能在多种细胞生命活动中的重要作用。
研究表明在哺乳动物细胞中Rpl27蛋白的突变与癌细胞异常增殖、细胞凋亡、Diamond-Blackfan anaemia疾病息息相关，但Rpl27蛋白的突变或缺失如何影响细胞生命活动尚不明晰。鉴于此，本研究组以裂殖酵母为模式生物，通过线粒体表型库的筛选发现在108个编码核糖体不同蛋白的基因缺失细胞中，有50株细胞表现出线粒体形态异常。研究组以核糖体大亚基蛋白Rpl2702为例，解析核糖体蛋白异常如何调控线粒体形态及功能并影响细胞生命活动。研究结果表明，Rpl2702蛋白缺失导致核糖体组装缺陷，从而激活MAPK信号通路。激活的MAPK信号通路促使线粒体碎片化并进一步激活TOR信号通路（见附图）。裂殖酵母有两个TOR复合物，分别被命名为Tor1（人类对等复合物为TORC2）与Tor2（人类对等复合物为TORC1）。本研究揭示Tor1/TORC2信号通路被MAPK信号通路激活后，负责上调线粒体膜电位与线粒体ROS。Tor1/TORC2信号通路还进一步激活Tor2/TORC1信号通路，进而下调细胞呼吸功能。线粒体膜电位与线粒体ROS的上调有利于缺失Rpl2702细胞的增殖。综上，该项研究揭示了核糖体缺陷影响线粒体形态与功能的作用机制，为干预核糖体病提供新的见解。
研究成果以“The absence of the ribosomal protein Rpl2702 elicits the MAPK-mTOR signaling to modulate mitochondrial morphology and functions”为题，于2024年4月29日在线发表在《Redox Biology》，为理解核糖体蛋白调控细胞生命活动提供了新的观点。
中国科学技术大学生命科学与医学部符传孩教授、符传孩课题组博士后何佳佳为共同通讯作者。中国科学技术大学生命科学与医学部符传孩课题组博士生刘玲为该论文的第一作者。该工作得到无膜细胞器与细胞动力学教育部重点实验室、合肥微尺度国家研究中心分子与细胞生物物理研究部的大力支持，得到国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目资助。研究过程中得到了中国科学技术大学校生命科学与医学部姚雪彪、光寿红、刘行教授以及安徽医科大学王峰松教授的大力支持。
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.redox.2024.103174